API Gateway: Obvladovanje usmerjanja zahtev v arhitekturah mikrostoritev

V svetu mikrostoritev API Gateway deluje kot enotna vstopna točka za vse zahteve odjemalcev. Njegova glavna odgovornost je učinkovito in varno usmerjanje teh zahtev do ustreznih zalednih storitev. Učinkovito usmerjanje zahtev je ključnega pomena za doseganje optimalne zmogljivosti, razširljivosti in vzdržljivosti v arhitekturi mikrostoritev. Ta celovit vodnik se poglobi v podrobnosti usmerjanja zahtev z API Gatewayem ter zajema različne strategije, vzorce, možnosti konfiguracije in najboljše prakse.

Razumevanje usmerjanja zahtev z API Gatewayem

Usmerjanje zahtev je postopek preusmerjanja dohodnih zahtev na ustrezno zaledno storitev na podlagi določenih kriterijev. Ta postopek vključuje analizo zahteve (npr. metoda HTTP, pot, glave, poizvedbeni parametri) in uporabo vnaprej določenih pravil za določitev ciljne storitve. API Gateway pogosto deluje kot povratni proxy, ki ščiti notranjo arhitekturo mikrostoritev pred zunanjim svetom.

Ključni koncepti

• Pravila usmerjanja: Določajo preslikavo med dohodnimi zahtevami in zalednimi storitvami. Ta pravila običajno temeljijo na atributih zahteve, kot so pot URL-ja, metoda HTTP ali glave.
• Odkrivanje storitev: Mehanizem, s katerim API Gateway locira razpoložljive instance zaledne storitve. Odkrivanje storitev je bistvenega pomena v dinamičnih okoljih, kjer se instance storitev pogosto dodajajo ali odstranjujejo.
• Porazdelitev bremena: Porazdelitev dohodnih zahtev med več instanc zaledne storitve za preprečevanje preobremenitve in zagotavljanje visoke razpoložljivosti.
• Upravljanje prometa: Nadzorovanje pretoka prometa do različnih različic ali instanc storitve, kar omogoča "canary" postavitve in A/B testiranje.
• Varnost: Mehanizmi za preverjanje pristnosti in avtorizacijo, ki zagotavljajo, da lahko do zaščitenih storitev dostopajo samo pooblaščeni odjemalci.

Strategije usmerjanja zahtev

Za usmerjanje zahtev v API Gatewayu je mogoče uporabiti več strategij, vsaka s svojimi prednostmi in slabostmi. Izbira prave strategije je odvisna od specifičnih zahtev aplikacije in kompleksnosti arhitekture mikrostoritev.

1. Usmerjanje na podlagi poti (Path-Based Routing)

To je najpogostejša in najpreprostejša strategija usmerjanja. Zahteve se usmerjajo na podlagi poti URL-ja. Na primer, zahteve na /users se lahko usmerijo na storitev `users`, medtem ko se zahteve na /products usmerijo na storitev `products`.

Primer:

Predstavljajte si platformo za e-trgovino. Zahteve na /api/v1/products se lahko usmerijo na mikrostoritev kataloga izdelkov, medtem ko se zahteve na /api/v1/orders usmerijo na mikrostoritev za upravljanje naročil. To omogoča jasno ločitev odgovornosti in lažje upravljanje posameznih storitev.

Konfiguracija:

Številne platforme API Gateway omogočajo konfiguracijo usmerjanja na podlagi poti z uporabo preprostega ujemanja vzorcev. V Kongu lahko na primer definirate pot, ki se ujema z zahtevami z določeno potjo in jih posreduje določeni storitvi.

Prednosti:

• Preprosto za implementacijo in razumevanje.
• Enostavno za konfiguracijo in vzdrževanje.
• Primerno za osnovne scenarije usmerjanja.

Slabosti:

• Lahko postane zapleteno pri velikem številu storitev.
• Omejena prilagodljivost pri usmerjanju na podlagi bolj zapletenih kriterijev.

2. Usmerjanje na podlagi glav (Header-Based Routing)

Zahteve se usmerjajo na podlagi vrednosti določenih glav HTTP. To je uporabno za implementacijo funkcij, kot so pogajanje o vsebini (npr. usmerjanje na podlagi glave `Accept`) ali upravljanje različic (npr. usmerjanje na podlagi glave po meri `API-Version`).

Primer:

Predstavljajte si, da imate dve različici storitve `products` (v1 in v2). Za usmerjanje zahtev na ustrezno različico lahko uporabite glavo po meri, kot je `X-API-Version`. Zahteva z `X-API-Version: v1` bi bila usmerjena na storitev v1, medtem ko bi bila zahteva z `X-API-Version: v2` usmerjena na storitev v2. To je dragoceno za postopne uvedbe in A/B testiranje.

Konfiguracija:

Večina API Gatewayev omogoča definiranje pravil usmerjanja na podlagi vrednosti glav. Določite lahko ime glave in pričakovano vrednost za ujemanje. Na primer, v Azure API Managementu lahko uporabite pravilnike za pregledovanje vrednosti glav in ustrezno usmerjanje zahteve.

Prednosti:

• Nudi večjo prilagodljivost kot usmerjanje na podlagi poti.
• Omogoča pogajanje o vsebini in upravljanje različic.

Slabosti:

• Lahko je bolj zapleteno za konfiguracijo kot usmerjanje na podlagi poti.
• Zahteva, da odjemalci v svoje zahteve vključijo določene glave.

3. Usmerjanje na podlagi poizvedbenih parametrov (Query Parameter-Based Routing)

Zahteve se usmerjajo na podlagi vrednosti poizvedbenih parametrov v URL-ju. To je uporabno za usmerjanje na podlagi specifičnih kriterijev, posredovanih kot del zahteve, kot sta ID stranke ali kategorija izdelka.

Primer:

Predstavljajte si scenarij, kjer želite usmerjati zahteve na različne zaledne storitve glede na geografsko lokacijo stranke. Za določitev regije lahko uporabite poizvedbeni parameter, kot je `region`. Zahteve z /products?region=eu se lahko usmerijo na storitev kataloga izdelkov v Evropi, medtem ko se zahteve z /products?region=us usmerijo na storitev v Združenih državah. To pomaga optimizirati zmogljivost in skladnost za globalne uporabnike.

Konfiguracija:

API Gatewayi običajno ponujajo mehanizme za pridobivanje poizvedbenih parametrov iz URL-ja in njihovo uporabo v pravilih usmerjanja. V Google Cloud API Gatewayu lahko definirate pravila usmerjanja na podlagi vrednosti poizvedbenih parametrov z uporabo konfiguracije storitve.

Prednosti:

• Omogoča usmerjanje na podlagi dinamičnih kriterijev.
• Uporabno za implementacijo funkcij, kot je regionalno usmerjanje.

Slabosti:

• URL-ji lahko postanejo bolj zapleteni in težje berljivi.
• Zahteva, da odjemalci v svoje zahteve vključijo določene poizvedbene parametre.

4. Usmerjanje na podlagi metode (Method-Based Routing)

Zahteve se usmerjajo na podlagi metode HTTP (npr. GET, POST, PUT, DELETE). To se pogosto uporablja v povezavi z usmerjanjem na podlagi poti za zagotavljanje RESTful API-ja.

Primer:

Lahko usmerite GET /users na storitev, ki pridobi informacije o uporabnikih, POST /users na storitev, ki ustvari novega uporabnika, PUT /users/{id} na storitev, ki posodobi uporabnika, in DELETE /users/{id} na storitev, ki izbriše uporabnika. To izkorišča standardne glagole HTTP za jasno in dosledno zasnovo API-ja.

Konfiguracija:

API Gatewayi na splošno podpirajo usmerjanje na podlagi metod HTTP. Za vsako metodo za določeno pot lahko definirate ločene poti. AWS API Gateway omogoča konfiguracijo različnih integracij za vsako metodo HTTP na viru.

Prednosti:

• Omogoča zasnovo RESTful API-ja.
• Jasna ločitev odgovornosti na podlagi metod HTTP.

Slabosti:

• Zahteva dobro razumevanje metod HTTP.

5. Usmerjanje na podlagi vsebine (Content-Based Routing)

Zahteve se usmerjajo na podlagi vsebine telesa zahteve. To je uporabno za usmerjanje na podlagi zapletenih kriterijev ali kadar je odločitev o usmerjanju odvisna od podatkov, poslanih v zahtevi. To je lahko še posebej uporabno pri implementacijah GraphQL, kjer sama poizvedba usmerja usmerjanje.

Primer:

Predstavljajte si scenarij, kjer imate več zalednih storitev, ki obravnavajo različne vrste dokumentov. Lahko pregledate telo zahteve, da določite vrsto dokumenta, in usmerite zahtevo na ustrezno storitev. Na primer, če telo zahteve vsebuje JSON tovor s poljem `documentType: 'invoice'`, lahko zahtevo usmerite na storitev za obdelavo računov. Za globalno poslovanje imajo lahko računi regionalne razlike (npr. pravila o DDV), tako da bi vsebina lahko določila tudi državo za ustrezno usmerjanje.

Konfiguracija:

Usmerjanje na podlagi vsebine običajno zahteva bolj sofisticirano konfiguracijo kot druge strategije usmerjanja. Morda boste morali uporabiti skriptiranje ali kodo po meri za pregledovanje telesa zahteve in sprejemanje odločitev o usmerjanju. Tyk API Gateway ponuja funkcije za transformacijo zahtev in skriptiranje, ki se lahko uporabijo za usmerjanje na podlagi vsebine.

Prednosti:

• Nudi največjo prilagodljivost pri odločitvah o usmerjanju.
• Omogoča usmerjanje na podlagi zapletenih kriterijev.

Slabosti:

• Lahko je najbolj zapleteno za implementacijo in konfiguracijo.
• Morda zahteva kodo po meri ali skriptiranje.
• Lahko vpliva na zmogljivost zaradi potrebe po pregledovanju telesa zahteve.

Vzorci usmerjanja zahtev

Za izboljšanje usmerjanja zahtev in splošne arhitekture sistema mikrostoritev je mogoče uporabiti več uveljavljenih vzorcev.

1. Agregacija

API Gateway združuje odgovore iz več zalednih storitev v en sam odgovor za odjemalca. To zmanjša število potrebnih povratnih potovanj in poenostavi izkušnjo odjemalca.

Primer:

Ko odjemalec zahteva uporabniški profil, mora API Gateway morda pridobiti podatke iz storitve `users`, storitve `profiles` in storitve `addresses`. API Gateway združi odgovore teh storitev v en sam odgovor uporabniškega profila, ki se nato vrne odjemalcu. Ta vzorec izboljša zmogljivost in zmanjša kompleksnost odjemalske aplikacije.

2. Transformacija

API Gateway transformira zahteve in odgovore med odjemalcem in zalednimi storitvami. To odjemalcu omogoča uporabo drugačnega API-ja, kot ga izpostavljajo zaledne storitve, kar odjemalca loči od notranje arhitekture.

Primer:

Odjemalec lahko pošlje zahtevo z določeno obliko podatkov ali konvencijo poimenovanja. API Gateway transformira zahtevo v obliko, ki jo razume zaledna storitev. Podobno API Gateway transformira odgovor zaledne storitve v obliko, ki jo pričakuje odjemalec. Ta vzorec omogoča večjo prilagodljivost in prilagodljivost v arhitekturi mikrostoritev.

3. Veriženje

API Gateway usmeri zahtevo na več zalednih storitev v zaporednem vrstnem redu. Vsaka storitev opravi določeno nalogo in posreduje rezultat naslednji storitvi v verigi.

Primer:

Pri obdelavi naročila lahko API Gateway najprej usmeri zahtevo na storitev za `preverjanje naročila`, nato na storitev za `obdelavo plačila` in na koncu na storitev za `izpolnitev naročila`. Vsaka storitev opravi določeno nalogo in posreduje naročilo naslednji storitvi v verigi. Ta vzorec omogoča modularno in razširljivo implementacijo zapletenih poslovnih procesov.

4. Razvejanje

API Gateway usmeri zahtevo na različne zaledne storitve na podlagi določenih pogojev. To omogoča implementacijo različne poslovne logike glede na kontekst zahteve.

Primer:

Glede na lokacijo uporabnika lahko API Gateway usmeri zahtevo na drugo storitev za določanje cen. Uporabniki v Evropi so lahko usmerjeni na storitev, ki uporablja DDV, medtem ko so uporabniki v Združenih državah usmerjeni na storitev, ki ga ne uporablja. To omogoča prilagajanje poslovne logike specifičnim regijam ali segmentom strank.

Možnosti konfiguracije

Konfiguriranje usmerjanja zahtev v API Gatewayu običajno vključuje definiranje poti, storitev in pravilnikov. Specifične možnosti konfiguracije se razlikujejo glede na uporabljeno platformo API Gateway.

1. Definicija poti

Pot definira preslikavo med dohodnimi zahtevami in zalednimi storitvami. Običajno vključuje naslednje informacije:

• Pot: Pot URL-ja za ujemanje.
• Metode: Metode HTTP za ujemanje (npr. GET, POST, PUT, DELETE).
• Glave: Glave za ujemanje.
• Poizvedbeni parametri: Poizvedbeni parametri za ujemanje.
• Storitev: Zaledna storitev, na katero se usmeri zahteva.

2. Definicija storitve

Storitev predstavlja zaledno storitev, na katero lahko API Gateway usmerja zahteve. Običajno vključuje naslednje informacije:

• URL: URL zaledne storitve.
• Preverjanje zdravja: Končna točka za preverjanje zdravja zaledne storitve.
• Porazdelitev bremena: Algoritem za porazdelitev bremena, ki se bo uporabil.

3. Pravilniki

Pravilniki se uporabljajo za uporabo specifične logike na zahtevah in odgovorih. Uporabljajo se lahko za preverjanje pristnosti, avtorizacijo, omejevanje hitrosti, transformacijo zahtev in transformacijo odgovorov.

Izbira API Gatewaya

Na voljo je več rešitev API Gateway, vsaka s svojimi prednostmi in slabostmi. Izbira API Gatewaya je odvisna od specifičnih zahtev aplikacije in infrastrukturnega okolja.

Priljubljene rešitve API Gateway

• Kong: Odprtokodni API Gateway, zgrajen na Nginxu. Je zelo razširljiv in podpira široko paleto vtičnikov.
• Tyk: Odprtokodni API Gateway s poudarkom na upravljanju API-jev in analitiki.
• Apigee: Komercialna platforma za upravljanje API-jev, ki ponuja širok nabor funkcij, vključno z API Gatewayem, analitiko in razvijalskim portalom.
• AWS API Gateway: Popolnoma upravljana storitev API Gateway, ki jo ponuja Amazon Web Services.
• Azure API Management: Popolnoma upravljana storitev API Gateway, ki jo ponuja Microsoft Azure.
• Google Cloud API Gateway: Popolnoma upravljana storitev API Gateway, ki jo ponuja Google Cloud Platform.

Najboljše prakse za usmerjanje zahtev

Upoštevanje najboljših praks za usmerjanje zahtev lahko znatno izboljša zmogljivost, razširljivost in vzdržljivost arhitekture mikrostoritev.

1. Ohranite preprosta pravila usmerjanja

Izogibajte se pretirano zapletenim pravilom usmerjanja, ki jih je težko razumeti in vzdrževati. Preprostejša pravila je lažje odpravljati in so manj nagnjena k napakam.

2. Uporabite odkrivanje storitev

Izkoristite odkrivanje storitev za dinamično lociranje zalednih storitev. To zagotavlja, da lahko API Gateway vedno usmeri zahteve na razpoložljive instance, tudi ko se storitve skalirajo ali ponovno uvajajo.

3. Implementirajte porazdelitev bremena

Porazdelite dohodne zahteve med več instanc zalednih storitev, da preprečite preobremenitev in zagotovite visoko razpoložljivost. Uporabite algoritem za porazdelitev bremena, ki je primeren za potrebe aplikacije (npr. krožno zaporedje, najmanj povezav).

4. Zavarujte svoj API Gateway

Implementirajte mehanizme za preverjanje pristnosti in avtorizacijo za zaščito zalednih storitev pred nepooblaščenim dostopom. Uporabite industrijske standardne varnostne protokole, kot sta OAuth 2.0 in JWT.

5. Spremljajte in analizirajte zmogljivost usmerjanja

Spremljajte zmogljivost API Gatewaya in zalednih storitev, da prepoznate ozka grla in optimizirate pravila usmerjanja. Uporabite analitična orodja za sledenje zakasnitvi zahtev, stopnji napak in vzorcem prometa.

6. Centralizirano upravljanje konfiguracije

Uporabite centraliziran sistem za upravljanje konfiguracije za upravljanje pravil usmerjanja in drugih konfiguracij API Gatewaya. To poenostavlja upravljanje in uvajanje sprememb na več instancah API Gatewaya.

7. Strategija za upravljanje različic

Implementirajte jasno strategijo za upravljanje različic vaših API-jev. To vam omogoča uvajanje sprememb v vaše API-je, ne da bi pokvarili obstoječe odjemalce. Uporabite usmerjanje na podlagi glav ali poti za usmerjanje zahtev na različne različice vaših API-jev.

8. Postopno zmanjševanje funkcionalnosti (Graceful Degradation)

Implementirajte mehanizme za postopno zmanjševanje funkcionalnosti za obravnavanje napak v zalednih storitvah. Če zaledna storitev ni na voljo, naj API Gateway vrne smiselno sporočilo o napaki odjemalcu, namesto da se zruši.

9. Omejevanje hitrosti in dušenje prometa (Rate Limiting and Throttling)

Implementirajte omejevanje hitrosti in dušenje prometa za zaščito zalednih storitev pred preobremenitvijo z prekomernim prometom. To lahko pomaga preprečiti napade zavrnitve storitve in zagotovi, da API Gateway ostane odziven.

Zaključek

Obvladovanje usmerjanja zahtev z API Gatewayem je ključnega pomena za izgradnjo učinkovitih, razširljivih in vzdržljivih arhitektur mikrostoritev. Z razumevanjem različnih strategij usmerjanja, vzorcev, možnosti konfiguracije in najboljših praks lahko učinkovito upravljate promet do svojih zalednih storitev in zagotovite brezhibno izkušnjo svojim odjemalcem. Ker se mikrostoritve še naprej razvijajo, bo vloga API Gatewaya pri usmerjanju in upravljanju zahtev postajala le še bolj kritična. Izbira ustreznega API Gatewaya za specifične zahteve in infrastrukturo je prav tako ključnega pomena za uspeh. Ne pozabite ohranjati varnosti v ospredju vseh odločitev o usmerjanju.